Оборудование и инструмент для прессования.

Разнообразие металлов и сплавов, обрабатываемых прессованием, требует наличия оборудования, позволяющего регулировать условия обработки (скорость, усилие прессования и др.). Основным оборудованием для прессования являются гидравлические прессы с горизонтальным и вертикальным расположением рабочего органа. Усилие прессов составляет от 10мН до 200мН, . Для обеспечения работы гидравлического пресса он оборудован рядом механизмов, выполняющих такие операции, как подача слитка в нагревательную печь, отрезка пресс – остатка, его уборка, транспортировка слитка на ось прессования, подача и отделение пресс–шайб и др.

Горизонтальные гидравлические прессы можно разделить на две группы:

1. прессы с самостоятельным прошивным устройством;

2. без прошивного устройства (прутково–профильные).

Обычно эти прессы работают от центральных насосно–аккумуляторных станций, подающих воду или эмульсию давлением 20¸ 50мПа.

Для удобства рассмотрения конструкцию пресса (Рисунок 32) условно разбивают на два основных узла: подвижный и неподвижный.

В состав подвижного узла входят: передняя траверса (1), механизм выдвижного стола (на рисунке не показан) и головки матрицедержателя (2), контейнеродержатель (4) с контейнером (5).

К неподвижному узлу относятся: главный цилиндр (7), главный плунжер (6), цилиндры обратного хода (8), прошивного устройства (12 и 13).

Рисунок 32 - Горизонтальный пресс: 1 – передняя траверса; 2 – головка матрицедержателя; 3 – механизм клинового затвора; 4 – контейнеродержатель; 5 – контейнер; 6 – главный плунжер; 7 – главный цилиндр; 8 – цилиндр обратного хода главного плунжера; 9 – стяжные колонны; 10 – шплинтон (пресс-штемпель); 11 – игла; 12 – гидроцилиндр прошивного устройства; 13 – возвратные цилиндры прошивного устройства, 14 – ножницы (пила), 15 – направляющие главного плунжера и передней траверсы.

Подвижная головка с матрицедержателем служит для крепления и удержания матрицы. В момент прессования подвижная головка с матрицей замыкают отверстие втулки контейнера, а после окончания прессования с помощью выдвижного стола выдвигается из горловины передней траверсы. Движение подвигают головки, останавливается для операции отделения пресс - остатка.

Замыкающих механизм передней траверсы служит для удержания подвижной головки с матрицедержателем и матрицей и прижимает ее к торцу контейнера.

Главный цилиндр пресса – мощная стальная отливка, установлен на фундаментальной раме и закреплен от смещения шпонками. Все продольные перемещения при удлинении стяжных колон осуществляется за счет передней траверсы пресса. В верхней части главного цилиндра сделано довольно большое отверстие для крепления клапана наполнения.

Плунжер главного цилиндра выполнен пустотелым для установки прошивного устройства. На конце плунжера закреплена траверса. Основание траверсы при движении главного плунжера скользит по так называемым траверсным плитам соединительной фундаментной плиты. Эти плиты должны быть строго выверены и их периодически проверяют на горизонтальность и износ, т.к. неправильное их расположение приводит к неточности прошивки и прессования. Их обильно смазывают, иногда они снабжены специальным регулировочным устройством.

Колонны фиксируют точное взаимное положение передней траверсы и главного цилиндра и несут полную нагрузку в процессе прессования. Поэтому строгая регулировка этих колонн при монтаже и их периодическая проверка затяжки является ответственной операцией, проведение которой фиксируется соответствующими документами.

Необходимо проверять расстояние между внутренними обработанными поверхностями приливов передней траверсы и главного цилиндра (разница < ± 0,15 мм.).

Гайки крупных колонн изготавливают разрезными или разъемными, что облегчает их установку. При монтаже пресса, после окончательной выверки расстояния наружных гаек, выполняют затяжку внутренних гаек под давлением главного плунжера и плунжеров прошивного устройства.

Передняя траверса и главный цилиндр соединены тремя стяжными колоннами (a = 120°) с внутренними и наружными гайками. Оба основных узла устанавливают на фундаментные рамы под переднюю крестовину, главный цилиндр и хвостовую часть пресса.

Контейнеродержатель выполнен из 2 половин, скрепленных болтами. Нижняя половина контейнеродержателя по высоте может регулироваться специальным устройством, а верхняя может сниматься для установки контейнера. К передней траверсе контейнер прикреплен двумя болтами, в некоторых конструкциях в контейнередержателе установлены электронагреватели.

Контейнер (Рисунок 33) представляет собой массивную стальную отливку (сталь 50). Во внутреннюю расточку контейнера вставлена втулка, изготавливаемая из сталей 5ХНМ, 4ХНВ, 5ХНВ, ОХНЗМ и др. В большинстве конструкций втулка изготавливается составной с так называемой рубашкой. Втулка кренится в рубашке горячей посадкой и, кроме того, вся система сажается в корпус контейнера по горячей посадке.

Втулка контейнера служит приемником для нагретой заготовки, в ней происходит ее деформация, что вызывает большие термические и механические напряжения, приводящие к довольно быстрому износу.

Рисунок 33 - Контейнер.

В большинстве современных конструкций контейнер может передвигаться при помощи цилиндров, встроенных в переднюю или заднюю траверсы. Это устройство при большом его ходе и усилии позволяет также осуществлять прессование по методу обратного течения. Контейнер нагревается, чаще всего, индукционный методом.

Матрица (Рисунок 34) находится в непосредственном соприкосновении с нагретым металлом (450¸900°). Процесс деформации слитка наиболее интенсивен в области матрицы. Большие удельные давления при истечении металла приводят к горячему истиранию ее поверхности. Отсутствие смазки наряду с вышеприведенными факторами требует применения наиболее стойких марок сталей, например таких как 3ХВ8; 4XB2C, 5ХВ2С 3ОХГСА, 5ХНМ. Основными элементами матрицы являются входной конус и формирующий поясок. При изготовлении, в зависимости от сложности сечения изделия и его размеров, высоту формирующего пояска принимают в пределах мм, а радиус закругления мм.

Рисунок 34 - Матрица.

При прессовании прутков, а также профилей, наружные размеры матрицы сохраняются, но входной конус не делается, для удобства отрезки пресс–остатка.

Расположение профиля на матрице должно выполнено с учетом равномерного истечения металла при прессовании. При несимметричном профиле его располагают сооcтно центру тяжести сечения и контейнера. Часто для уменьшения течения металла в матрицах делают дополнительные компенсирующие отверстия и разную высоту формирующего пояска (чем больше - тем меньше скорость течения). При проектировании и изготовлении профильных матриц необходимо уделять внимание на качество отделки. Особенно тщательно должен быть выполнен переход от входного конуса к формирующему пояску, параллельность стенок пояска, симметричность входного конуса (возможно скручивание).

При прессовании сложных (закрытых) профилей с внутренними отверстиями диаметром 5¸10 мм применение обычных матриц и игл становится невозможным. В этом случае применяют комбинированные матрицы (Рисунок 35), объединяющие в себе еще и иглу. Обычно такие матрицы состоят из 2 деталей: основания и язычковой накладки, образующей внутреннюю полость трубы или профиля.

Прессуемый материал поступает через отверстия и попадает в камеру, откуда по кольцевому зазору прессуется полая заготовка.

Рисунок 35 - Комбинированная матрица.

Игла. Назначение иглы – прошивка отверстия в слитке и образование отверстия в прессуемой трубе или профиле. Размер игл небольшой, находятся под действием высоких температурных, силовых нагрузок, подвержены истиранию. После каждого цикла температура иглы достигает 700° и выше, после чего ее интенсивно охлаждают маслом или водой. В целях повышения стойкости используют внутреннее охлаждение иглы. Игла испытывает продольный изгиб при пошивке: растяжение – во время прессования, ударный рывок – во время обратного хода; изгибающие усилия при неправомерном течении металла. Иглы выполняют с конусностью 1¸1000.

Требования к иглам:

- иглы должны быть не хрупкими (материал должен обладать высокой ударной вязкостью);

- материал должен быть устойчив против отпуска, легко переносить резкую смену температур (стали 3Х2В8; 4ХВ2С).

Типы игл:

- иглы, закрепляемые в шплинтон горизонтальных и вертикальных прессов без самостоятельного прошивного устройства, используются в прессах, работающих на просверленной заготовке;

- плавающие иглы, не закрепленные в шплинтон пресса, работают также на просверленном слитке,

- иглы, закрепляемые в самостоятельное прошивное устройство, работающие на сверленной заготовке, либо на цельной болванке.

- специальные (бутылочные) иглы, применяются для прессования труб с малыми отверстиями (Рисунок 36).

Рисунок 36 - Специальные иглы.

Профильные иглы служат для образования различных профильных отверстий и получения периодических профилей (Рисунок 37).

Рисунок 37 - Изделия, полученные с помощью профильных игл